public class Array<E> {
    private E[] data;
    private int size;           //当前数组中第一个没有元素的位置&&因为数组是从0开始的，所以也表示元素个数

    /**
     * 初始化一个数组
     * 构造函数，传入数组的容量capacity构造Array
     * @param capacity 数组最大容量
     */
    public Array(int capacity) {
        data = (E[]) new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    /**
     * 无参数的构造函数，默认10
     */
    public Array() {
        this(10);
    }

    /**
     * 数组初始化为动态数组
     * @param arr
     */
    public Array(E[] arr){
        data = (E[]) new Object[arr.length];

        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            data[i] = arr[i];
        }
        size = arr.length;
    }

    /**
     * 获取元素个数
     */
    public int getSize() {
        return size;
    }

    /**
     * 获取数组容量
     */
    public int getCapacity() {
        return data.length;
    }

    /**
     * 是否为空
     */
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     * 向所有元素最后添加一个新元素
     *
     * @param e
     */
    public void addLast(E e) {
        add(size, e);
    }

    /**
     * 头添加
     *
     * @param e
     */
    public void addFirst(E e) {
        add(0, e);
    }

    /**
     * 在index位置插入新元素e
     *
     * @param index
     * @param e
     */
    public void add(int index, E e) {
        if (index < 0 || index > size) {
            throw new IllegalArgumentException("Add failed.Require index >= 0 and index <= size.");
        }
        if (size == data.length) {
            resize(2 * data.length);
        }
        // 为了在指定索引处插入一个元素，将数组元素从末尾开始依此向后移动一位
        for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
            data[i + 1] = data[i];
        }
        data[index] = e;
        size++;
    }

    /**
     * 改变当前容量大小
     * @param newCapacity
     */
    private void resize(int newCapacity) {
        E[] newData = (E[])new Object[newCapacity];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            newData[i] = data[i];
        }
        data = newData;
    }

    /**
     * 打印数组
     *
     * @return
     */
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array:size = %d, capacity = %d\n", size, data.length));
        res.append("[");
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            res.append(data[i]);
            if (i != size - 1){
                res.append(", ");
            }
        }
        res.append("]");
        return res.toString();
    }

    /**
     * 获取index索引位置的元素
     *
     * @param index
     * @return
     */
    E get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("Get failed. Index is illegal.");
        }
        return data[index];
    }

    /**
     * 修改index索引位置的元素为e
     *
     * @param index
     * @param e
     */
    void set(int index, E e) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("Set failed. Index is illegal.");
        }
        data[index] = e;
    }

    /**
     * 查找数组中是否存在元素e
     * @param e
     * @return
     */
    public boolean contains(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i].equals(e)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    /**
     * 查找数组中元素e所在的索引，如果不存在元素e，则返回-1
     * @param e
     * @return
     */
    public int find(E e) {
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            if (data[i].equals(e)) {
                return i;
            }
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 从数组中删除元素，并返回被删除的元素
     *
     * @param index
     * @return
     */
    public E remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("Remove failed. Index is illegal.");
        }
        E ret = data[index];
        for (int i = index + 1; i < size; i++) {
            data[i - 1] = data[i];
        }
        size--;
        data[size] = null;  //loitering objects != memory leak
        // 如果数据量只有容量的一半，缩容。为了防止复杂度振荡，当数组元素为容量的四分之一时才缩容为一半
        // 如果data.length为1时，data.length为0，为了防止此bug则在if语句中加入判断
        if (size==data.length / 4 && data.length /2 != 0){
            resize(data.length/2);
        }
        return ret;
    }

    /**
     * 从数组中删除第一个元素，返回删除的元素
     *
     * @return
     */
    public E removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    /**
     * 从数组中删除最后一个元素，返回删除的元素
     *
     * @return
     */
    public E removeLast() {
        return remove(size - 1);
    }

    /**
     * 从数组中删除元素e
     *
     * @param e
     */
    public void removeElement(E e) {
        int index = find(e);
        if (index != -1) {
            remove(index);
        }
    }

    public void swap(int i, int j){
        if (i<0 || i>=size||j<0||j>= size){
            throw new IllegalArgumentException("Index is illegal.");
        }
        E t = data[i];
        data[i] = data[j];
        data[j] = t;
    }
}
